碳达峰、碳中和背景下磷化工产业绿色低碳节能减排的研究与探讨 (上)

本文简要介绍了碳达峰、碳中和、碳交易等概念。在碳达峰、碳中和的背景下，概述了当前磷化工湿法和热法2种主要生产工艺存在的瓶颈及现状。鉴于磷化工企业为高耗能企业，温室气体排放量较大，建议对热法制磷用磷矿和水力发电弃水等进行立法，强化磷化工生产操作的规范化和标准化，加强对碳资产、碳中和的管理，以实现在2030年前碳达峰、2060年前碳中和的目标。

本文节选自孙志立，黄平，牛仁杰，李江滔发表于《肥料与健康》2022年第二期的文章《碳达峰、碳中和背景下磷化工产业绿色低碳节能减排的研究与探讨》，更多文章可关注“肥料与健康官网”(www.flyjk.cn)查看。

引用格式：孙志立，黄平，牛仁杰等碳达峰、碳中和背景下磷化工产业绿色低碳节能减排的研究与探讨[J].肥料与健康,2022，49(2):8-12.

2015年，为了应对全球气候变化，实现碳中和的目标，全球196个国家和地区签订了《巴黎协定》。2021年4月22日，在《巴黎协定》签署5周年之际召开的气候峰会上，中国首次提出“人与自然生命共同体”的构建。

从《政府工作报告》到各企业的“十四五”规划中，“碳达峰”“碳中和”是当前出现最多的热门词汇。目前中国是世界上磷肥、磷酸盐产品的生产、消费和出口大国，磷化工产能和产量与日俱增，要在2030年实现碳达峰、2060年实现碳中和目标，磷化工的“绿色低碳、节能减排”任重而道远。

碳达峰、碳中和、碳交易

广义来说，碳达峰是指某一个时间点，CO2的排放量达到的最高峰值。根据世界资源研究所的介绍，碳达峰是一个过程，即碳排放首先进入平台期并可以在一定范围内波动，之后进入平稳下降阶段。

碳达峰是实现碳中和的前提条件，尽早实现碳达峰可促进碳中和的早日实现。我国承诺在2030年前CO2的排放达到峰值后不再增长，减排逐步深入。

“碳中和”的首次出现实际可追溯至2006年,新牛津美国字典》当年将“碳中和”评为年度词汇。简单解释，碳中和是指企业、团体或个人在一定时间内直接或间接产生的CO2或温室气体排放总量，通过一定的技术，消纳自身产生的CO2或温室气体排放量，实现正负抵消，达到相对的“零排放”，如磷化工的热法黄磷尾气用来生产碳一化工产品，磷渣、磷石膏用来制作建材等。

碳汇（CarbonSink）一般是指从空气中清除CO2的过程、活动、机制。主要是指森林吸收并储存CO2的多少，或者是森林吸收并储存CO2的能力。研究数据表明：我国的碳汇能力逐步提升，通过大力培育和保护人工林，2010—2016年我国陆地生态系统年均吸收约11.1亿t碳，吸收了同时期人为碳排放的45%。可见，林业碳汇在碳中和远景中扮演着重要角色，碳汇项目将助力我国在2060年实现碳中和目标。

碳源(CarbonSource)是指CO2产生之源，其与碳汇是两个相对的概念，是碳的起始过程。即碳源是指来自地球村和自然界中向大气层释放碳的源头，碳汇是指自然界中碳的寄存体。减少碳源一般通过减排CO2实现，增加碳汇则主要采用固碳技术和方法。

碳交易即把CO2排放权作为一种商品，买方通过向卖方支付一定金额后获得一定数量的CO2排放权，从而形成了CO2排放权的交易。碳交易并非是煤炭和碳素的买卖，而是通过市场机制解决以CO2为代表的温室气体减排问题的途径。

碳达峰、碳中和背景下磷化工的现状

磷化工主要生产工艺

湿法和热法是磷化工的2种主要生产工艺，也是我国磷酸盐生产存在的重要基础条件。

湿法又称酸法，湿法工艺是基于对肥料级磷酸的萃取建立起来的，此反应过程中不需要提供热量，但对原料质量及组分要求比热法工艺高。湿法磷酸生产的系列磷复肥为农作物的增产提供了条件，对国家粮食安全起到了至关重要的作用。

热法又称火法或电法制磷，生产企业主要集中于水电和磷矿资源相对集中的云、贵、川、鄂等四省。近年来，中国热法制磷产业的创新、崛起为世界黄磷产业的发展做出了巨大贡献，多电极黄磷电炉的创新技术是世界热法黄磷工业发展史上一次重大的技术革命，促进了国内乃至全世界电炉法黄磷生产技术的向前发展。目前东南亚一带新建的黄磷厂都是采用我国的多电极黄磷电炉技术，设计建成、投产的装置产能近200kt/a。

湿法生产工艺的瓶颈及现状

迄今为止，受净化处理难度大、工艺流程复杂和投资大、成本高、经济可行性差等条件的制约，湿法生产工艺的磷石膏处理利用仍然是业内的老大难问题。目前磷石膏主要用作生产水泥缓凝剂、纸面石膏板等建材，属低值产品，几乎无法用于生产高附加值产品，磷石膏资源化综合利用的现状呈现投入产出比例严重失调。

目前缺乏对磷石膏利用技术进行深入的研究和分析，尤其在磷石膏杂质的形成机理及内部结构的影响因素、有害物质对后延产品质量的影响及除杂对策等方面，仍没有全面系统的理论研究成果；在很多技术方面的分析研究还只能借助于对天然石膏的经验和理论研究数据；在主要的生产工艺技术装备方面，仍缺乏系统的基础理论与实际生产相结合的实例工厂的指导。

不论是磷化工发展宏观战略的要求，还是基于环境保护的需要，对产排量巨大的磷石膏进行综合处理与资源化利用，都是国内磷化工企业当前亟待解决的迫切任务。以每吨湿法磷酸（以P2O5计）排出4.5～5.0t磷石膏计，2019年副产的磷石膏约为75Mt（中国磷复肥工业协会），按运往渣场15元/t计，年运费高达11.25亿元以上；若堆高10m（占地1660hm2）、堆放10年（每吨堆置费3元/a），耗资22.5亿元以上。

热法生产工艺的瓶颈及现状

从20世纪40年代初开始，中国黄磷工业经过81年的努力，从无到有、从小到大，不断引进先进技术和装备，促进了我国黄磷工业的快速发展。然而，由于国内黄磷生产的准入门槛较低，业主的经济实力、管理水平等都还存在一些问题，大部分企业设备陈旧，因资金缺乏而无力改造，导致生产成本增加；有的企业仓促上马，规划设计欠周到，设备选型不配套、不合理，产量和消耗无法达产达标。

一段时间以来，产能、生产的扩大不是依靠技术进步，而是靠老设备、老工艺的简单重复，这种低水平发展不仅浪费了大量的人力、物力和财力，而且破坏生态资源，使黄磷企业整体处于低水平、低效益状况，缺乏国际竞争力及可持续发展能力。

2014年全国黄磷产能超过2400kt/a，年产量首次突破百万吨大关，达到1025kt，产能、产量分别占世界的88.24%、89.91%。按黄磷产量分析计算，2014年应该是热法制磷的碳达峰时期。2019年左右，中央电视台2次曝光热法制磷后，黄磷行业的碳达峰峰值逐步下降；“三磷治理”和目前业内开展的一系列技改整治工作，使热法制磷进入了一个艰难的碳中和过程，任重而道远。

（未完待续.......)

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